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核工业用奥氏体耐热不锈钢22Cr21Ni12性能优化研究*

2021-12-14陈登华何曲波徐永福刘海定

功能材料 2021年11期
关键词:不锈钢力学性能优化

陈登华,刘 璇,何曲波 ,徐永福,刘海定

(1. 重庆材料研究院有限公司,重庆 400707; 2. 国家仪表功能材料工程技术研究中心,重庆 400707;3. 耐腐蚀合金重庆市重点实验室,重庆 400707)

0 引 言

奥氏体耐热不锈钢含有较高质量分数的Cr、Ni,可将ϒ相转变为α相的温度降得很低,使其在室温下依旧保持奥氏体组织[1-2]。这种特性使得耐热不锈钢具有优良的耐腐蚀性和高温性能,在氧化性介质中亦具有优良的抗氧化性能,被广泛应用于火电、核电、航空航天、军工等行业[3-4]。在核工业领域,耐热不锈钢通常用于排气系统、锅炉组件、电站压力容器等设备的制造[5]。为匹配新一代的核工业材料需求,大量研究者做了进一步的优化研究,通过添加各种合金元素改善奥氏体不锈钢的耐高温性能。例如,在合金中添加Cr元素,可以提升合金的高温抗氧化性,但Cr在不锈钢中生成脆性相,降低材料韧性[6]。但钢中添加微量元素可改善组织脆性相的问题,优化耐热不锈钢的组织和性能,添加Nb可使析出相在高温保持稳定,并优化析出相组成[7-8];添加Cu元素可进一步改善Nb和Z相的偏析和形态,进一步提升耐热不锈钢在高温强度性能和高蠕变性[9-10]。在镍基高温合金领域,添加稀土元素亦可提升高温合金的高温力学性能[11-12]。对应用要求较高的不锈钢材料,稀土元素的添加可以改善合金的硬度,提升材料的力学性能,细化合金的晶粒,改善析出相的形态[13-15]。

随着我国核工业的不断发展,对环境安全提出了更高要求,放射性废物处理逐步采用玻璃固化方式,这对容器用材的要求进一步提高。……

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